(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子検知器であって、
サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレット、清浄流体を受容する少なくとも１つの清浄流体インレット、および少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、
チャンバを介してサンプル流体を送出する第１の吸引器と、
チャンバを通過する光ビームを照射する光源と、
チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサであって、照射された光ビームがチャンバ内の粒子で散乱した光ビームを受光するように、照射された光ビームと交差する視野領域を有する１つまたはそれ以上のセンサと、
検知モードおよび浄化モードを有するコントローラと、
清浄流体を清浄流体インレットに供給する清浄流体源とを備え、
清浄流体源および清浄流体インレットは、検知モードにあるとき、清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、粒子検知器の精度を低減するような汚染を防止し、
コントローラは、検知モードにおいて、センサ信号を受信し、論理演算を実行して、別の信号を生成し、浄化モードにおいて、清浄流体源からの清浄流体を用いて、サンプル流体のチャンバを実質的に浄化するように制御し、
コントローラは、チャンバが浄化されているときにセンサ信号を受信し、必要ならば、チャンバ内に堆積するダストおよびデブリスに対して補償するために、センサ信号に対する論理演算を調整することを特徴とする粒子検知器。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子検知器であって、
清浄流体源は、清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタと、清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器とを有し、
専用の清浄流体吸引器は、濾過されない流体に曝されることを回避するために、フィルタの下流側に配置されることを特徴とする粒子検知器。
【請求項３】
請求項２に記載の粒子検知器であって、
検知モードにおいて、専用の清浄流体吸引器は実質的に作動せず、第１の吸引器が流体をフィルタに送出することを特徴とする粒子検知器。
【請求項４】
粒子検知器であって、
サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットおよび少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、
チャンバを介してサンプル流体を送出する第１の吸引器と、
チャンバを通過する光ビームを照射する光源と、
チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサであって、照射された光ビームがチャンバ内の粒子で散乱した光ビームを受光するように、照射された光ビームと交差する視野領域を有する１つまたはそれ以上のセンサと、
清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタ、およびフィルタの下流側に配置され、濾過されない流体に曝されることを回避するために清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器を有する清浄流体源と、
検知モードおよび浄化モードを有するコントローラとを備え、
清浄流体源および清浄流体インレットは、検知モードにあるとき、清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、検知器の精度を低減するような汚染を防止し、
コントローラは、検知モードにおいて、センサ信号を受信し、論理演算を実行して、別の信号を生成し、浄化モードにおいて、清浄流体源からの清浄流体を用いて、サンプル流体のチャンバを実質的に浄化するように制御し、
コントローラは、チャンバが浄化されているときにセンサ信号を受信し、必要ならば、チャンバ内に堆積するダストおよびデブリスに対して補償するために、センサ信号に対する論理演算を調整することを特徴とする粒子検知器。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
検知モードにおいて、専用の清浄流体吸引器は実質的に作動せず、第１の吸引器が流体をフィルタに送出することを特徴とする粒子検知器。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
流体の流れを２つまたはそれ以上の部分的流れに分割し、一方の部分的流れを濾過して清浄流体を形成するために清浄流体源に案内し、他方の部分的流れをチャンバに案内して、サンプル流体を形成する配管を有することを特徴とする粒子検知器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
コントローラは、浄化モードにおいて第１の吸引器を作動させないように構成されたことを特徴とする粒子検知器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
コントローラは、周期的な調整が必要な場合には、自動的に浄化処理を行うように構成されたことを特徴とする粒子検知器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１に記載の粒子検知器は光学式検知器であることを特徴とする粒子検知器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１に記載の粒子検知器は煙検知器であることを特徴とする粒子検知器。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
演算処理はアラーム閾値を含むことを特徴とする粒子検知器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
コントローラは、検知モードから浄化モードへの移行は、センサ信号により条件付けられるように構成されたことを特徴とする粒子検知器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１に記載の粒子検知器であって、
演算処理は、センサ信号から背景光の測定値を差し引くことを含み、
演算処理の調整は、背景信号の測定値を更新することを含むことを特徴とする粒子検知器。
【請求項１４】
粒子検知器を操作する方法であって、
粒子検知器は、
サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットと、
清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、粒子検知器の精度を低減するような汚染を防止する用に構成された少なくとも１つの清浄流体インレットと、
少なくとも１つの流体アウトレットと、
チャンバを通過する光ビームを照射する光源と、
チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサであって、照射された光ビームがチャンバ内の粒子で散乱した光ビームを受光するように、照射された光ビームと交差する視野領域を有する１つまたはそれ以上のセンサとを備え、
この操作方法は、
検知モードにおいて、
チャンバを介してサンプル流体を送出するステップと、
チャンバ内の粒子を検出するために、センサ信号を受信ステップと、
別の信号を形成するために、センサ信号に論理演算を行うステップと、
浄化モードにおいて、
清浄流体インレットを介して、清浄流体を用いてサンプル流体を含むチャンバを実質的に浄化するステップと、
チャンバが浄化されているときにセンサ信号を受信するステップと、
必要ならば、チャンバ内に堆積するダストおよびデブリスに対して補償するために、センサ信号に対する論理演算を調整するステップとを有することを特徴とする操作方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の操作方法であって、
清浄流体を生成するために、フィルタを介して流体を送出するステップをさらに有することを特徴とする操作方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の操作方法であって、
浄化するステップは、専用の清浄流体吸引器を起動させるステップを有し、
専用の清浄流体吸引器は、濾過されない流体に曝されることを回避するために、フィルタの下流側に配置される特徴とする操作方法。
【請求項１７】
粒子検知器を操作する方法であって、
粒子検知器は、
サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットおよび少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、
チャンバを通過する光ビームを照射する光源と、
チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサであって、照射された光ビームがチャンバ内の粒子で散乱した光ビームを受光するように、照射された光ビームと交差する視野領域を有する１つまたはそれ以上のセンサと、
清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタ、およびフィルタの下流側に配置され、濾過されない流体に曝されることを回避するために清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器を有する清浄流体源とを備え、
この操作方法は、
検知モードにおいて、
チャンバを介してサンプル流体を送出するステップと、
チャンバ内の粒子を検出するために、センサ信号を受信ステップと、
別の信号を形成するために、指標センサ信号に論理演算を行うステップと、
浄化モードにおいて、
清浄流体インレットを介して、清浄流体を用いてサンプル流体を含むチャンバを実質的に浄化するステップと、
チャンバが浄化されているときにセンサ信号を受信するステップと、
必要ならば、チャンバ内に堆積するダストおよびデブリスに対して補償するために、センサ信号に対する論理演算を調整するステップとを有することを特徴とする操作方法。
【請求項１８】
請求項１５、１６、または１７に記載の操作方法であって、
流体の流れを２つまたはそれ以上の部分的流れに分割するステップと、
清浄流体を形成するために、一方の部分的流れを濾過するように清浄流体源に案内するステップと、
サンプル流体を形成するために、他方の部分的流れをチャンバに案内するステップとを有することを特徴とする操作方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか１に記載の操作方法であって、
浄化するステップと、
必要ならば定期的に調整するステップとを有することを特徴とする操作方法。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか１に記載の操作方法であって、
浄化ステップは、センサ信号が浄化開始閾値以下となることを条件として行うことを特徴とする操作方法。
【請求項２１】
請求項１４〜２０のいずれか１に記載の操作方法であって、
検出器は、チャンバを介してサンプル流体を送出する第１の吸引器を有し、
浄化ステップは、第１の吸引器を実質的に作動させないことを特徴とする操作方法。
【請求項２２】
請求項１４〜２１のいずれか１に記載の操作方法であって、
粒子検知器は、光学式検知器であることを特徴とする操作方法。
【請求項２３】
請求項１４〜２２のいずれか１に記載の操作方法であって、
粒子検知器は、煙検知器であることを特徴とする操作方法。
【請求項２４】
請求項１４〜２３のいずれか１に記載の操作方法であって、
演算処理はアラーム閾値を含むことを特徴とする操作方法。
【請求項２５】
請求項１４〜２３のいずれか１に記載の操作方法であって、
演算処理は、指標信号から背景光の測定値を差し引くことを含み、
演算処理の調整は、背景信号の測定値を更新することを含むことを特徴とする操作方法。
【請求項２６】
請求項１に記載の粒子検知器であって、
粒子検知器が浄化ステップにあるとき、サンプル流体がチャンバの少なくとも１つのサンプルインレットに入ることを禁止し、粒子検知器が検知モードにあるとき、サンプル流体がチャンバの少なくとも１つのサンプルインレットに入ることを許容する少なくとも１つのバルブを有することを特徴とする粒子検知器。
【請求項２７】
請求項１に記載の粒子検知器であって、
第１の吸引器は、追加的に清浄空気源をチャンバ内に入るようにすることを特徴とする粒子検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、粒子検知に関する。以下の明細書においては、煙検知器、とりわけ光学式の煙検知器に焦点を当てて説明するが、本願発明はより広い用途で用いられることを当業者ならば理解される。疑義を払拭するために、「粒子検知」およびここで用いられる同様の用語は、固体および／または液体の粒子を検知することを意味する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな煙検知器は、空気サンプルが取り込まれ、粒子の有無について判断されるために通過させるチャンバを有する。ダスト（塵）やデブリス（破片）が長期間において検知チャンバ内の表面に堆積すると、煙検知器の動作に影響を与える可能性がある。
【０００３】
たとえば散乱光式の煙検知器は、検知チャンバを横断するビームを放射するように構成された光源を有する。光電子式センサは、その視野領域にビームの一部が横断するように配置される。光電子式センサは、検知チャンバ内の粒子の有無によりビームからの散乱光を受光する。長期間においてダストやデブリスが検知チャンバの表面上に堆積し、光電子式センサに向かう光が反射すると、検知チャンバ内における粒子の誤判定を生じることがある。またダストやデブリスは、光源および／または光電子式センサ上に積もることにより、光の透過および受光を遮蔽し、煙検知器の感度を低下させることがある。
【０００４】
これらの問題に対処するための１つのアプローチには、「エアーバリア（空気障壁）」の使用が含まれる。１つまたは複数の清浄な空気の流れを検知チャンバ内に導入することにより、エアーバリアを形成し、光源、光電子式センサ、および光電子式センサの視野に入る壁部などの重要な部品の上に風を当てて、ダストやデブリスが堆積することを防ぐ。
【０００５】
吸引式の煙検知器は、吸引器として知られたファンを採用し、検知チャンバ内にある調査すべき空気を吸引するものである。調査される空気は、１つまたは複数のインレットを介してチャンバ内に導入される。エアーバリアのコンセプトの望ましい実施態様では、清浄空気を形成するためのフィルタを採用する。フィルタはインレットに対して平行に配置されるため、清浄空気は、吸引器からフィルタを介して検知チャンバ内に導入される。たとえばパイプネットワークからの共通する空気の流れは、２つの部分に分割され、一方は清浄空気を形成するためにフィルタリング処理され、他方は調査用空気としてチャンバ内に導入される。
【０００６】
ダストやデブリスがチャンバ内に堆積することに関連する問題を解決するための別のアプローチは、堆積したダストやデブリスから反射した光（「背景光」としてしられている。）による測定を行い、光電子式センサから得た信号に対して、背景光に応じた検知基準（検知閾値）を適用することが含まれる。背景光を測定するための１つのアプローチは、検知チャンバ内に第２の光電子式センサを配置することを含む。第２の光電子式センサは、その視野内にビームが入らないように配置される。第２の光電子式センサからの信号は、ビームから直接散乱した光ではなく、検知チャンバ内で反射した光の強度を示すものとなる。
【０００７】
日本特許出願公開第５９−１９２９４０号の要約書によれば、パージ装置機能付スモークメータに関し、測定デバイスに清浄空気を充填し、較正のために清浄空気内の不透過度を測定することが記載されている。上記デバイスは、清浄空気を検知チャンバへ供給する専用のブロワを有する。押下可能なスイッチにより制御可能なバルブを用いて、流入チューブを閉じて、浄化作用前に検知チャンバ内に放出ガスのフローを停止させる。
【０００８】
ニュージーランド特許第２５０４９７号は、消火システムが誤作動アラームに呼応して起動することを防止することに関連する。これは、吸引式の煙検知器に適用可能な作動構成について記載している。警告状態が検知されると、チャンバは清浄空気で浄化され、背景「煙」信号が検出される。背景測定値が所定の閾値以下とならなければ、検知器異常は感知されない。背景「煙」信号が所定の閾値以下となれば、システムは、消火システムを起動する前に、検知された煙レベルが別の閾値を越えるまで待機する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−１９２９４０号公報
【特許文献２】ニュージーランド特許第２５０４９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本願発明の目的は、改善された粒子検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のさまざまな態様は、較正のために用いられる背景測定値を得るために、検知チャンバを浄化する方法および装置に関する。
【００１２】
１つの態様において、本発明は、サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレット、清浄流体を受容する少なくとも１つの清浄流体インレット、および少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、チャンバを介してサンプル流体を送出する第１の吸引器と、チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサと、検知モードおよび浄化モードを有するコントローラと、清浄流体を清浄流体インレットに供給する清浄流体源とを備え、清浄流体源および清浄流体インレットは、検知モードにあるとき、清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、粒子検知器の精度を低減するような汚染を防止し、コントローラは、検知モードにおいて、センサ信号を受信し、論理演算を実行して、別の信号を生成し、浄化モードにおいて、清浄流体源からの清浄流体を用いて、サンプル流体のチャンバを実質的に浄化するように制御し、コントローラは、チャンバが浄化されたときにセンサ信号を受信し、必要ならば、センサ信号に対する論理演算を調整する粒子検知器を提供するものである。
【００１３】
浄化モードにおいて、第１の吸引器は作動しない。清浄流体源がチャンバに清浄流体を供給する。浄化モードにおいて、清浄流体源は、作動して、清浄流体をチャンバに供給する。
【００１４】
好適には、清浄流体源は、清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタと、清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器とを有し、専用の清浄流体吸引器は、濾過されない流体に曝されることを回避するために、フィルタの下流側に配置される。本発明の好適な形態によれば、検知モードにおいて、専用の清浄流体吸引器は実質的に作動せず、第１の吸引器が流体をフィルタに送出する。好適には、浄化モードの少なくとも一部において、第１の吸引器は非作動状態となり、チャンバへのサンプル流体の流れを停止させ、専用の清浄流体吸引器が作動状態となり、清浄空気をチャンバ内に吸引する。
【００１５】
検知器は、（たとえばパイプネットワークからの）流体の流れを２つまたはそれ以上の部分的流れに分割し、一方の部分的流れを濾過して清浄流体を形成するために清浄流体源に案内し、他方の部分的流れをチャンバに案内して、サンプル流体を形成する配管を有する。
【００１６】
好都合にも、コントローラは、論理演算を調整する必要がある場合には自動的にチャンバを浄化する。たとえばコントローラは、周期的に調整する必要がある場合にはそのように浄化するように構成され、調整と調整の間の期間は変化し得るが、好適には固定され、最も好適な期間は２８日間である。浄化処理および調整処理は、たとえば１日のうちの同じ稼働時間中に行われることが好ましい。
【００１７】
粒子検知器は光学式検知器であってもよく、チャンバを通過する光（ビーム等）を照射する光源と、照射された光と交差する視野領域を有する光電子デバイスとを有し、チャンバ内に存在する粒子により照射光の散乱光を受光するものであってもよい。
【００１８】
粒子検知器は煙検知器であってもよく、好適には、センサ信号は煙レベルの指標となるものである。別の信号とは、アラーム信号であってもよく、これを含むものであってもよい。論理演算はアラーム閾値を含むものであってもよい。コントローラは、検知モードから浄化モードへの移行は、センサ信号により条件付けられるように構成されたものであってもよい。たとえば検知器は、指標信号が浄化開始閾値以上であれば、浄化モードへ移行しないように構成してもよい。浄化開始閾値は、好適には、最も好適には、アラーム閾値の５０％未満の粒子濃度に対応する。
【００１９】
コントローラは、好適には、チャンバが浄化されている際、所定の期間における指標信号に基づいた複数の測定値を記憶する。チャンバが浄化された際の指標信号があまりにも小さい場合、あまりにも大きい場合、あまりにも変動が大きい場合、および／または先の浄化処理および調整処理の際の指標に対してあまりにも異なる場合には、コントローラは異常信号を生成するように構成してもよい。論理演算は、指標信号から背景光の測定値を差し引くことを含むものであってもよい。演算処理の調整は、記憶された指標信号を平均化して、背景光の新たな測定値を計算することを含むものであってもよい。
【００２０】
また本発明に係る態様は、粒子検知器を操作する方法を提供するものである。この粒子検知器は、サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットと、清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、粒子検知器の精度を低減するような汚染を防止する用に構成された少なくとも１つの清浄流体インレットと、少なくとも１つの流体アウトレットと、チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサとを備える。この操作方法は、検知モードにおいて、チャンバを介してサンプル流体を送出するステップと、チャンバ内の粒子を検出するために、センサ信号を受信ステップと、別の信号を形成するために、センサ信号に論理演算を行うステップと、浄化モードにおいて、清浄流体インレットを介して、清浄流体を用いてサンプル流体を含むチャンバを実質的に浄化するステップと、チャンバが浄化されたとき、センサ信号を受信するステップと、必要ならば、センサ信号に対する論理演算を調整するステップとを有する。
【００２１】
本発明に係る別の態様は、粒子検知器を提供するものである。この粒子検知器は、サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットおよび少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、チャンバを介してサンプル流体を送出する第１の吸引器と、チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサと、清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタ、およびフィルタの下流側に配置され、濾過されない流体に曝されることを回避するために清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器を有する清浄流体源と、検知モードおよび浄化モードを有するコントローラとを備え、清浄流体源および清浄流体インレットは、検知モードにあるとき、清浄流体をチャンバに案内して、１つまたはそれ以上の構成部品のダストおよびデブリスに起因する、検知器の精度を低減するような汚染を防止し、コントローラは、検知モードにおいて、センサ信号を受信し、論理演算を実行して、別の信号を生成し、浄化モードにおいて、清浄流体源からの清浄流体を用いて、サンプル流体のチャンバを実質的に浄化するように制御し、コントローラは、チャンバが浄化されたときにセンサ信号を受信し、必要ならば、センサ信号に対する論理演算を調整するものである。
【００２２】
また本発明に係る態様は、粒子検知器を操作する方法を提供するものである。粒子検知器は、サンプル流体を受容する少なくとも１つのサンプルインレットおよび少なくとも１つの流体アウトレットを有するチャンバと、チャンバ内の粒子を検知し、チャンバ内の粒子を表すセンサ信号を出力する１つまたはそれ以上のセンサと、清浄流体を生成するために流体を濾過するフィルタ、およびフィルタの下流側に配置され、濾過されない流体に曝されることを回避するために清浄流体を送出する専用の清浄流体吸引器を有する清浄流体源とを備える。この操作方法は、検知モードにおいて、チャンバを介してサンプル流体を送出するステップと、チャンバ内の粒子を検出するために、センサ信号を受信ステップと、別の信号を形成するために、指標センサ信号に論理演算を行うステップと、
浄化モードにおいて、清浄流体インレットを介して、清浄流体を用いてサンプル流体を含むチャンバを実質的に浄化するステップと、チャンバが浄化されたとき、センサ信号を受信するステップと、必要ならば、センサ信号に対する論理演算を調整するステップとを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る粒子検知器の概略図である。
【図２】図１に示す粒子検知器の検知チャンバの軸方向の概略断面図である。
【図３】図１に示す粒子検知器の検知チャンバ、清浄空気源、および配管器具の斜視図である。
【図４】図３の４−４線から見た水平方向の断面図である。
【図５Ａ】図１に示す粒子検知器のコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図１に示す粒子検知器のコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図６】所定期間におけるセンサ出力信号および修正された出力信号のグラフであり、本発明の実施形態に係る方法の動作を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１の粒子検知器１０は、本発明の好適な実施形態に係る煙検知器である。粒子検知器１０は、検知チャンバ１２、吸引器１４、コントローラ２０、配管器具３２、および清浄空気源１８を有する。
【００２５】
吸引器１４は、遠心ファンであり、コントローラ２０により制御される。通常動作時、吸引器１４は、パイプネットワーク３０を介して、部屋等のサンプリング空間から空気を吸引する。
【００２６】
粒子検知器１０は、吸引器１４の排気孔から空気の流れを受容する配管器具３２を有する。受容した空気の流れは、吸引器１４を通過する空気の少量の一部分であり、サンプルと呼ぶ。配管器具３２は、空気の流れを２つの部分に分ける。配管器具３２は、一方の空気の流れを検知チャンバ１２に、他方の空気の流れを清浄空気源１８に案内する。検知チャンバに案内された空気は、濾過（フィルタ処理）されず、「サンプル空気」と呼ぶ。
【００２７】
清浄空気源１８は、清浄空気を形成するために、問題となる粒子サイズを有する実質的にすべての粒子、あるいは少なくとも実質的にすべての粒子を、空気から除去するフィルタ３４を有する。濾過された清浄空気は、清浄空気源１８から検知チャンバ１２に案内される。
【００２８】
図２を参照すると、検知チャンバ１２は、配管器具３２からサンプル空気を受容するインレット２４と、清浄空気源１８から濾過された清浄空気を受容するインレット２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃとを有する。検知チャンバ１２は、吸引器１４の取込口と連通するアウトレット３８を有する。
【００２９】
インレット２４を介して検知チャンバ１２に案内されるサンプル空気、およびインレット２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを介して検知チャンバ１２に案内される清浄空気は、吸引器１４により検知チャンバ１２から、アウトレット３８を介して、混合フローとして吸引される。したがって、サンプル空気６２の流れは、潜在的に粒子を含有するが、インレット２４とアウトレット３８との間において検知チャンバ１２を横断する。
【００３０】
検知チャンバ１２は光源４０を有し、光源４０は検知チャンバ１２を横断する光ビーム４２を照射するように構成されている。光ビーム４２は、検知チャンバ１２を横断し、光減衰器４４で消失する。フォトダイオード２８の携帯を有する光電子式デバイスは、検知チャンバ１２のサブチャンバ内に固定されている。
【００３１】
検知チャンバ１２は、光ビーム４２、サンプル空気６２の流れ、およびフォトダイオード２８の視野領域が、関心ある領域（検知領域）４６で交差するように構成されている。フォトダイオード２８は、サンプル空気６２の流れにより搬送される粒子による光ビーム４２の散乱光を受光するように構成されている。
【００３２】
インレット２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、サンプル空気により搬送されたダストおよびデブリスにより、重要部品を汚染して、粒子検知器の精度を低減することがないように構成されている。インレット２６Ａは、これとアウトレット３８との間で清浄空気を流すことにより、ダストおよびデブリスが光源に到達しないようにするシールド（遮蔽部）を形成するように構成されている。またインレット２６Ｂは、フォトダイオード２８の上方に清浄空気の流れを案内し、ダストおよびデブリスがフォトダイオード２８上に沈着することを防ぐように構成されている。さらにインレット２６Ｃは、ダストおよびデブリスが光減衰器に沈着することを防止するように構成されている。
【００３３】
当業者ならば理解されるように、適正な割合のサンプル空気と清浄空気とを検知チャンバ１２に供給されるように、配管器具３２や、清浄空気源１８、インレット２４，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを含むさまざまな構成部品の抵抗（インピータンス）により特定される２つのフロー流路の相対的な抵抗を調整する必要がある。
【００３４】
コントローラ２０は、フォトダイオード２８から、サンプル流体６２の流れに含まれる粒子を表すセンサ信号１６を受信する。検知モードにおいて、コントローラ２０は、センサ信号１６に論理演算を適用して、別の信号２２を形成する。この論理演算は、背景光の測定値を差し引くことにより、信号２２がサンプル流体６２の流れの中にある粒子濃度を表すようにする。
【００３５】
論理演算は、同様にアラーム閾値を有する。サンプル流体６２の流れの中にある粒子濃度がアラーム閾値より高くなると、コントローラは、アラーム信号を含む別の信号２２を送信することにより応答する。センサ信号１６がより小さい第２の閾値より小さくなると、別の信号２２は障害信号を有する。
【００３６】
清浄空気源１８は、フィルタ３４に加え、フィルタ３４の下流側に配置された吸引器３６を有する。吸引器３６は、フィルタ３４の下流側に配置されているので、サンプル空気ではなく、濾過された清浄空気が供給されるので、濾過されない空気中に含まれるダストおよびデブリスによる汚染から保護される。これにより、吸引器３６を比較的に小型・軽量ユニットに構成することができ、しばらくの間、「べたつき（clagging up）」なく休止状態に維持することができる。
【００３７】
図示しない択一的な実施形態において、検知チャンバに至る空気フロー経路にバルブを配置するように図１のシステムを変形して、検知器が浄化モードに入ったとき、チャンバへのサンプル空気源を遮断することができる。この場合、専用清浄空気ファン３６は任意的に省略することができる。このシステムが浄化モードに入ると、チャンバ１２へのバルブを閉じて、主たる吸引器１４が清浄空気フィルタ３４を介して空気をチャンバ１２内に吸引することにより、チャンバ１２に清浄空気を充満させ、サンプル空気のチャンバ１２を浄化する。このとき、本願明細書の別の箇所で記載したように、背景ノイズ測定を行うことができる。再び検知モードに入るためには、再度バルブを開き、再度サンプル空気をチャンバ内に取り込む。検知モードにおいては、主たる吸引器１４は、チャンバ１２を介して、サンプルフローおよび清浄空気の両方を吸引する。
【００３８】
使用に際して、粒子検知器は、通常の粒子検知処理を行う検知モードと、検知チャンバ１２を清浄空気で浄化し、較正プロセスを実行する浄化モードとを含む複数の処理モードを有するように構成されている。
【００３９】
こうした粒子検知器の動作方法の詳細が図５Ａおよび図５Ｂのフローチャートに図示されている。プロセス５００は、検知器１０が検知モードで作動している状態で開始する。
【００４０】
コントローラ２０は、２８日毎に１回、所定の測定チャンバ背景開始時間に、検知モードから浄化モードに移行するように構成またはプログラムされている（図５Ａ参照；ステップ０）。浄化モードに進む前に、まずコントローラ２０はアラーム信号が差し迫っているか（予兆があるか）否かチェックする（ステップ１）。この実施形態において、コントローラ２０は、指標センサ信号１６がアラーム閾値の５０％未満である場合にのみ、浄化モードに進む。
【００４１】
センサ信号１６が閾値以下であるとき、コントローラ２０は浄化モードに進み、メインおよびチャンバ異常のモニタリング（監視）を停止し、流れる煙の傾向（トレンド）データの記録を停止する（ステップ２）。これにより、以下のステップにおいて、およびサンプル空気がチャンバ内に存在しない期間から、メインファンが停止したときに、少量フロー異常を生じることを防止する。
【００４２】
浄化モードにおいて、コントローラ２０は吸引器１４の動作を停止させる（ステップ３）。そして吸引器３６を起動して、フィルタ３４を介して空気を取り込み、濾過された清浄空気を検知チャンバ１２内に案内する。検知チャンバ１２において、サンプル空気が排気され、清浄空気が充満する。吸引器１４は、動作が停止しても、空気が通過するようなタイプのものである。チャンバ１２が浄化されると、空気はチャンバ１２のアウトレット３８から、吸引器１４およびパイプネットワーク３０に向かって（またはこれらを通過して）排気される。同様に、空気はチャンバ１２のインレット２４からも排気される。
【００４３】
この実施形態において、吸引器３６は３０秒間作動し、次のステップが行われる前に、確実に検知チャンバのサンプル空気を十分に排気する（ステップ４）。これを「背景測定開始遅延時間（measure background start delay）」という。コントローラ２０は、吸引器３６に入力された電流（特に、電流パルス）をモニタする。入力電流に基づき、コントローラ２０は、吸引器の動作状態に影響を与えることができる（ステップ５）。択一的には、吸引器３６は、タコメータ（回転速度計）の出力端子を有し、これとコントローラ２０とを接続してもよい。吸引器３６が作動していないとき、または正確に作動していないとき、異常信号が生成される（ステップ１３）。
【００４４】
コントローラ２０は、チャンバ１２内に清浄空気を充満させるとき、指標センサ信号１６、すなわち「煙レベル測定値」を、「背景測定平均時間（measure background average time）」毎（この実施形態では１秒間毎）に定期的に測定する。記憶された指標センサ信号は、８秒間において平均化され、新規な背景光測定値を生成する。信号の統計データ（標準偏差および最大偏差等）も同様に計算される。新規な背景光測定値が所定の閾値より大きい場合（ステップ７Ｃ）、異常信号を生成する（ステップ１４Ａ）。同様に、新規な背景光測定値があまりにも小さい場合も同様に、異常信号を生成する。記録された指標センサ信号（または浄化モードにおける連続的な指標センサ信号）があまりにも常軌を逸している場合、たとえば標準偏差または二乗平均平方根（ＲＭＳ）が所定の閾値より大きい場合、または平均信号の最大偏差が所定の閾値より大きい場合、異常信号が生成される（ステップ７Ａおよび７Ｂ）。
【００４５】
異常信号が発生したとき、背景信号はリセットされず、異常信号は記録媒体に記録される（ステップ１４Ｂ）。
【００４６】
異常信号が生成されなかった場合、新規な背景光測定値を古いものと置換し、コントローラ２０が実行する論理演算を調節する（ステップ８）。コントローラ２０内に記憶された事象記録には、背景光測定値が更新されたことが記録される（ステップ９）。
【００４７】
コントローラの論理演算を調節した後、浄化もモードが終了し、検知モードに入ると、吸引器３６の動作を停止し、吸引器１４を起動して、検知器１０に流れる空気フローを形成する（ステップ１０）。「背景測定再開始時間（measure background restart time）」という期間（この実施形態では１５秒間）において、相対的な量のサンプル空気および清浄空気が検知チャンバ内に案内されるとともに、フローパターンが安定状態に復帰した後（ステップ１１）、コントローラは検知モードに戻る（ステップ１２Ａおよび１２Ｂ）。すなわちステップ１１は、検知モードと浄化モードとの間の移行モードと見ることができる。
【００４８】
所望の実施形態において、統計的測定値が計算され、検討され、浄化モードにおける背景測定値が更新される（ステップ７Ａ〜９）。これらのステップは、検知モードや移行モード中等の別の期間においても実行することができる。
【００４９】
本発明の好適な実施形態は、粒子検知器の有効な較正、および検知チャンバ内に堆積するダストやデブリスに対する有効な補償を提供することにある。図６は、未処理のセンサ出力値および較正されたセンサ出力値の所定期間におけるグラフ６００であり、本発明の１つの実施形態に係る方法による処理手順を示すものである。
【００５０】
図６は、所定期間におけるプロットされた以下の３つの信号値を概略的に示し、本発明の１つの実施形態の処理手順を図解するものである。
【００５１】
未処理のセンサ出力値６０２のグラフについて、この出力値は、検知チャンバの光センサにより所定期間において受光された散乱光レベルを示唆するものである。このグラフから明らかなように、この出力値は、一般に時間とともに増大している。この傾向は、チャンバの壁部からの反射光レベルが増大して、チャンバ内の背景光が増大していることによるものである。この反射光は、ダスト等がチャンバの壁部に堆積したことに起因するものである。時刻ｔ１を中心とするピークは、火事の発生を検知したことによる受光強度の一時的なピークを示すものである。
【００５２】
背景信号６０４を示すグラフを用いて、所定期間における未処理のセンサ出力値を修正することができる。明らかに、グラフ６０４は、複数回の浄化処置の間で徐々に増大する信号部分を有する。この具体例は、時刻ｔＡ，ｔＢ，ｔＣにおいて行った３回の浄化処置を示す。時刻ｔＡ，ｔＢ，ｔＣのそれぞれにおいて、検知器は浄化モードを行い、チャンバを清浄空気で浄化し、清浄空気を包含するチャンバ内の光レベルを検知する。この出力値は、背景レベル６０４として設定され、次回の浄化プロセスが実施されるまで用いられる。
【００５３】
修正されたセンサ出力値６０６について説明すると、最も簡便な形態において、この出力値は、未処理のセンサ出力値から現在の背景信号値を差し引いた値である。
【００５４】
図３および図４は、好適な実施形態に係る検知器の部品構成を示すものである。
【００５５】
検知モードにおいて、検知器の後部にあるインレット５６を介して、空気が取り込まれ、パイプ４８を介して配管器具３２に送られる。検知器の後部にあるアウトレット３８を介して、空気は排気される。吸引器１４（図３および図４では図示せず）は、空気が検出器内を通過するように、インレット５６とアウトレット３８との間に圧力差を形成する。
【００５６】
配管器具３２の一部はハウジング５８と一体に形成され、同様にハウジングは清浄空気源１８の一部を構成する。配管器具３２はマニホールド空間３２Ａを有する。マニホールド空間３２Ａは、ほぼＴ字状のものであり、２つの対向するアームと、単一の中央アームとを有し、水平平面上に配置される。直立した管状栓の形態を有するニップルが対向するＴ字アームの両端に配設されている。
【００５７】
一方の管状栓は、パイプ４８の端部に封止して収容されており、マニホールド空間３２Ａ内に空気を受け入れるためのものである。他方の管状栓は、パイプ５４の端部に封止して収容されており、検知チャンバ１２にサンプル空気を供給するためのものである。Ｔ字の中央アームは、ハウジング５８の内部に対して開口し、清浄空気源１８に空気を供給するものである。
【００５８】
ハウジング５８は、正方形の断面を有する直立した管状構造体である。ハウジング５８はプレート上に固定され、このプレートがハウジング５８を閉じ、マニホールド空間３２Ａの下側領域を形成するものである。フィルタ３４は、管状構造体を構成する透過壁からなり、ハウジング５８と同心円上に配置されている。配管器具３２からハウジング５８の内部に受け入れられる空気は、透過壁を通過して、フィルタ３４の内部に侵入するとき、濾過される。
【００５９】
吸引器３６は、垂直軸の周りに回転し、フィルタ３４上に設置され、フィルタの内部から空気を吸引する。蓋６０は、吸引器上に配置され、ハウジング５８と係合して、これを閉口する。管状栓の形態を有するニップルは、蓋６０の側壁から水平方向の斜め前方に突出し、パイプ５０の一方の端部に封止して収容されている。パイプ５０の他方の端部は、マニホールド５２と封止して連通している。マニホールド５２は、インレット２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに連通している。
【００６０】
特定の実施形態において、配管器具３２およびサンプル空気インレット２４に接続されるパイプ５４は、長くて、かつ細く、サンプル空気の流路の抵抗を制御するものであり、狭小開口部のそれぞれは、フィルタ３４および吸引器３６の間であって、マニホールド５２内の各インレット２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに対応する位置に配置され、清浄空気の流路の抵抗を制御するものである。２つの流路の相対的な抵抗は、調整される。通常モードおよび検知モードにおいて、清浄空気とサンプル空気を適正な割合で検知チャンバ内に供給するように、２つの流路の相対的な抵抗が調整される。
【００６１】
上記説明した実施形態によれば、吸引器１４は、パイプネットワーク３０および検知チャンバ１２のアウトレット３８から空気を吸引する。こうした構成をサブサンプリング・ループという。他の実施形態によれば、吸引器は、検知チャンバのみから空気を吸引し、配管器具３２は、空気を吸引器の吐出口ではなく、パイプネットワークから直接的に吸引する。これらの他の実施形態は、パイプネットワークから検知器に送出される時間が実質的に増大するという課題を有する。
【００６２】
明らかに、本発明の実施形態は、共有のメイン吸引器またはそれぞれ独立したメイン吸引器、および／または共有の清浄空気吸引器またはそれぞれ独立した清浄空気吸引器を有する複数の検知チャンバを利用することができる。これらすべての択一的な実施形態は本発明の態様を構成するものである。
【００６３】
理解されるように、本願明細書に開示され、定義された発明は、明細書および図面に記載された複数の各特徴、またはこれらから明らかな特徴を組み合わせた択一的な特徴に対して拡張することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…粒子検知器、１２…検知チャンバ、１４…吸引器、１６…指標センサ信号、１８…清浄空気源、２０…コントローラ、２２…別の信号、２４，２６…インレット、２８…フォトダイオード、３０…パイプネットワーク、３２…配管器具、３４…フィルタ、３６…吸引器、３８…アウトレット、４０…光源、４２…光ビーム、４４…光減衰器、６２…サンプル空気。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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